Analisi dei campi emessi da: banco magnetico orizzontale per magnetoscopia

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1 Analisi dei campi emessi da: banco magnetico orizzontale per magnetoscopia Aldo Canova 1, Luca Giaccone 2 Politecnico di Torino, Dipartimento Energia 27 gennaio 2015 Indice 1 Descrizione sorgente di campo 2 2 Descrizione delle condizioni di misura 3 3 Analisi dell esposizione professionale (limiti ICNIRP 2010) Utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto Utilizzo del magnetoscopio mediante bobina Analisi dell esposizione per il pubblico generale Utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto Utilizzo del magnetoscopio mediante bobina Conclusioni 11 1 aldo.canova@polito.it 2 luca.giaccone@polito.it 1

2 1 Descrizione sorgente di campo La Magnetoscopia e un sistema Non Distruttivo largamente utilizzato per individuare delle cricche superficiali e sub-superficiali in base all analisi delle variazioni del campo magnetico generato. L apparecchiatura in analisi e un banco magnetico orizzontale per magnetoscopia a contatto diretto e a bobina atto a determinare possibili imperfezioni di assili ferroviari. In Fig. 1(a) e mostrato l utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto. In questo caso e lo stesso assile ferroviario a chiudere il circuito in cui circola la corrente che genera il campo magnetico necessario ad identificare difetti nella direzione assiale. In Fig. 1(b) e mostrata la bobina atta a generare il campo magnetico per l identificazione di difetti in direzione circonferenziale. (a) Utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto (b) Utilizzo del magnetoscopio mediante bobina Figura 1: Banco magnetico orizzontale per magnetoscopia a contatto diretto e a bobina. Delta Flux Impianti srl La corrente Sede operativa:di prova utilizzata per la generazione del campo magnetico ha per Airuno, BRIVIO (LC) Italy frequenzavia pari a f = 50 Hz ma non e sinusoidale pura. A titolo Tel fondamentale Fax deltaflux@deltaflux.it P. IVA nelle di esempio, figure 2, 3 e 4 si riportano rispettivamente le forme d onda di corrente relative ai seguenti valori impostati sul pannello di controllo1 : 1500 A, 2500 A e 5000 A. 1 FORMA D ONDA 1500A AC 2 FORMA D ONDA 2500A AC Figura 2: Forma d onda di corrente misurata a seguito di impostazione del magnetoscopio su 1500 A 1 grafici forniti dal costruttore del magnetoscopio. 2 3 FORMA D ONDA 5000A AC

3 1 FORMA D ONDA 1500A AC Via per Airuno, BRIVIO (LC) Italy Tel Fax deltaflux@deltaflux.it P. IVA FORMA D ONDA 1500A AC 2 FORMA D ONDA 2500A AC 2 FORMA D ONDA 2500A AC 3 FORMA D ONDA 5000A AC Figura 3: Forma d onda di corrente misurata a seguito di impostazione del magnetoscopio su 2500 A 3 FORMA D ONDA 5000A AC 1 Delta Flux Impianti 1 Delta Flux Impianti Figura 4: Forma d onda di corrente misurata a seguito di impostazione del magnetoscopio su 5000 A 2 Descrizione delle condizioni di misura Sono state eseguite misure di campo magnetico nelle seguenti condizioni di lavoro: 1. utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto. Corrente assiale: I = 500 A I = 2500 A I = 5000 A 2. utilizzo del magnetoscopio mediante bobina. Corrente circonferenziale: I = 1000 A (3000 Asp) I = 2500 A (7500 Asp) I = 4000 A (12000 Asp) 3

4 In ogni configurazione sono stati registrati i seguenti valori: Valore del campo magnetico espresso in RMS (true RMS) Indicatore di esposizione ottenuto mediante Metodo del Picco Ponderato con curva limite ICNIRP 2010 occupational (denominato I W P ). Tale indicatore è espresso in percentuale, di conseguenza vale la relazione di conformità I W P < 100 % 3 Analisi dell esposizione professionale (limiti ICNIRP 2010) La presente sezione analizza l esposizione professionale ai campi magnetici generi dal magnetoscopio. Si utilizzano pertanto i limiti ICNIRP 2010 per esposizione professionale che coincidono con quelli adottati dalla direttiva Europea 2013/35/EU. 3.1 Utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto La seguente figura descrive i punti di misura: 5" 4" 3" 2" 1" 80cm% 10" 9" 8" 7" 6" 150cm% 15" 14" 13" 12" 11" 250cm% Figura 5: Punti di misura per corrente assiale (flusso di corrente evidenziato in rosso) In Tab. 1 sono riportati i valori misurati di campo magnetico e dell indice di esposizione. Dall analisi delle misure corrispondenti al valore di corrente pari a 500 A si evince una simmetria rispetto all asse formato dai punti 3, 8 e 13. Pertanto, per le misure relative ai valori di corrente pari a 2500 A e 5000 A alcuni dati (evidenziati in grigio) vengono ricavati per simmetria. 4

5 Tabella 1: Utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto. campo magnetico. Misure di 500 A 2500 A 5000 A punto campo B I W P B I W P B I W P (µt) (%) (µt) (%) (µt) (%) Utilizzo del magnetoscopio mediante bobina La seguente figura descrive i punti di misura: 1" 80cm% 2" 150cm% 3" 250cm% Figura 6: Punti di misura per corrente assiale (in rosso viene evidenziata la traccia della bobina) 5

6 In Tab. 2 sono riportati i valori misurati di campo magnetico e dell indice di esposizione. Tabella 2: Utilizzo del magnetoscopio mediante bobina. Misure di campo magnetico Asp 7500 Asp Asp punto (1000 A) (2500 A) (4000 A) campo B I W P B I W P B I W P (µt) (%) (µt) (%) (µt) (%) Analisi dell esposizione per il pubblico generale Per la protezione del pubblico generale si fa riferimento alla Raccomandazione Europea 1999/519/CE recepita a livello italiano da DPCM 08/07/2003. Pertanto, i limiti di riferimento sono quelli proposti nelle linee guida ICNIRP del I valori di esposizione per tali limiti non sono stati misurati in modo diretto. Essi vengono quindi identificati mediante la procedura descritta nel seguito: In figura Fig. 7 viene mostrata una forma d onda (generata analiticamente) proporzionale alla forma d onda della corrente realmente generata dal magnetoscopio. tale forma d onda viene processata con il metodo del picco ponderato considerando i limiti INCIRP-2010-occupational e ICNIRP-1998-public. In Fig. 8 sono mostrate le curve dei filtri digitali utilizzati (rispettivamente le curve in rosso e blu). si osserva che, per una determinata entità del campo, la forma d onda pesata con i limiti INCIRP-2010-occupational (Fig. 9 ) e ICNIRP public (Fig. 10 ) fornisce un indicatore di esposizione pari a 5% e 94%, rispettivamente. si riscontra che un indice pari al 5% relativamente ai limiti INCIRP occupational corrisponde ad un indice del 100% relativamente ai limiti INCIRP-1998-public. Tale relazione mantiene ancora un margine di sicurezza pari a circa il 6% (100-94). 6

7 Le distanze di sicurezza riferite alla protezione della popolazione verranno quindi identificate cercando i punti in cui l indicatore per l esposizione professionale risulta pari al 5%. component #1 x Delta Flux Impianti srl Sede operativa: Via per Airuno, BRIVIO (LC) Italy Tel Fax deltaflux@deltaflux.it 6 P. IVA FORMA D ONDA 1500A AC 2 B (T) FORMA D ONDA 2500A AC time (s) 3 FORMA D ONDA 5000A AC Figura 7: Forma d onda analitica (in alto). Forma d onda misurata (in basso). 1 Delta Flux Impianti 7

8 Weighting function PW 2010 occupational PW 1998 public filter 2010 occupational filter 1998 public Freq. (Hz) Figura 8: Filtri digitai 0.06 IW = WP time (s) Figura 9: Modulo della forma d onda pesata (ICNIRP-2010-occupational) 8

9 1 IW = WP time (s) Figura 10: Modulo della forma d onda pesata (ICNIRP-1998-public) 4.1 Utilizzo del magnetoscopio mediante contatto diretto Considerando le misure fatte con la corrente massima (5000 A), nei punti da 11 a 15 rappresentati in Fig. 11 il valore risulta maggiore di 5% (tra 7.5 e 8% 2 ). 5" 4" 3" 2" 1" 80cm% 10" 9" 8" 7" 6" 150cm% 15" 14" 13" 12" 11" 250cm% Figura 11: Punti di misura per corrente assiale (flusso di corrente evidenziato in rosso) 2 si veda Tab. 1 9

10 La griglia di punti può essere usata per definire cinque linee di ispezione su cui è stato eseguito un fitting con equazione della forma: y = ax b + c (1) dove y rappresenta l indice di esposizione, x la distanza dal magnetoscopio, ed i parametri di fitting sono le costati a, b e c. I risultati di fitting permettono di identificare le seguenti distanze a cui l indicatore si porta al valore di 5%: linea creata dai punti cm linea creata dai punti cm linea creata dai punti cm linea creata dai punti cm linea creata dai punti cm 10

11 4.2 Utilizzo del magnetoscopio mediante bobina Considerando le misure fatte con la corrente massima (4000 A, Asp), nel punto 3 rappresentato in Fig. 12 il valore risulta minore del 5% 3. Operando in modo analogo alle misure precedenti si identifica la distanza a cui l indice è pari al 5%. Tale distanza risulta di 228 cm. 1" 80cm% 2" 150cm% 3" 250cm% Figura 12: Punti di misura per corrente assiale (in rosso viene evidenziata la traccia della bobina) 5 Conclusioni Il campo magnetico è stato analizzato variando: la configurazione di lavoro il fattore di utilizzo Per quanto riguarda la protezione dei lavoratori, non è stato riscontrato il superamento dei valori di azione in nessuna delle configurazioni analizzate, nemmeno a bordo macchina. Per quanto riguarda la protezione della popolazione generale, in funzionamento mediante contatto diretto è stata identificata una distanza di rispetto pari a circa 280 cm mentre, per il funzionamento mediante bobina, la distanza di rispetto è pari a circa 230 cm. 3 si veda Tab. 2 11